Nykyaikaiset LED-valonlähteet ovat hyvin sovitettu pitkäaikaiseen käyttöön vaikeissa olosuhteissa. Virran suojaamiseen käytetään kuitenkin virranrajoitusta. LED: n vastuksen tarkka laskenta auttaa valitsemaan piirin toiminnalliset komponentit ilman virheitä.
Virranrajoittajan käyttö LEDille
Koristeellisessa koristeluun, hyvän näkyvyyden varmistamiseen pimennetyssä käytävässä ja muiden käytännön ongelmien ratkaisemiseksi, käytetään LED-valoja. Ne ovat paljon taloudellisempia verrattuna klassisiin hehkulamppuihin. Suuri lujuus estää ympäristön saastumisen haitallisilla kemiallisilla yhdisteillä, mikä ei ole poissuljettua kaasupurkausvalolähteen lampun vaurioitumisen jälkeen.
Koska otetaan huomioon puolijohderisteyksen yksipuolinen johtavuus, tarve kytkeä LED-valo akkuun, toiseen tasavirtalähteeseen, on ymmärrettävää. Tavallisen kotitalousverkon jännite tasasuuntaataan, alennetaan nimellisarvoon. Vastus rajoittaa virran voimakkuutta.
Työn ominaisuudet ja laskelmat
Huolimatta merkittävistä eduista, tarkkaavaiset käyttäjät suosittelevat huomion kiinnittämistä LED-laitteiden merkittäviin haitoihin:
- puolijohdeteknologia määrittää epälineaariset virta-jänniteominaisuudet (CVC);
- jännitteen nousuun tietyn kynnyksen yläpuolelle seuraa pn-liitoksen heikkenemistä;
- tietyllä tasolla (suora tai käänteinen kytkeminen päälle) voimakas ampeerin lisäys vahingoittaa tuotetta.
Erityisen tärkeätä on sen oma pieni vastus toimintatilassa. Suhteellisen pieni muutos virtalähteen pääparametreissa voi vaurioittaa puolijohdekohtia. Tästä syystä virtarajoittava vastus lisätään piiriin.
Ylimääräinen passiivinen elementti lisää energiankulutusta. Tästä syystä suositellaan tällaisten ratkaisujen käyttämistä yhdessä pienitehoisten valoa emittoivien diodien kanssa tai pienten käyttöjaksojen laitteiden luomista.
Matemaattinen laskenta
Yksinkertaisimmassa piirissä virtaa rajoittava vastus (R) ja LED on kytketty sarjaan vakiovirtalähteeseen (I), jolla on tietty jännite (U ja) lähtöliittimissä. Sähkövastus voidaan laskea käyttämällä tunnettua Ohmin lakikaavaa (I = U / R).
Kirchhoffin toinen postulaatti on myös hyödyllinen. Tässä esimerkissä se määrittelee seuraavan tasa-arvon: Uand = Ur + Ucmissä Ur (Yhdysvallat) - jännite vastuksen (LED) yli. Näiden lausekkeiden yksinkertaisella muuntamisella voit saada perusriippuvuudet:
- Ui = I * R + I * Rc;
- R = (U ja - Uc) / I.
Tässä rc tarkoittaa puolijohdelaitteen erotusresistanssia, joka vaihtelee epälineaarisesti jännitteen ja virran mukaan. Virta-jänniteominaisuuden takapuolella voidaan erottaa lukitusalue. Merkittävä kasvu rc tällä sivustolla estää elektronien liikkumisen (Iobr = 0). Kuitenkin myöhemmin lisääntyvällä jännitteellä tietyllä tasolla (Urev-m) tapahtuu pn-liitoksen rikkoutuminen.
Koska ohjain tarjoaa tasavirtaa, sinun on tutkittava huolellisesti sopiva ”suora” yhteys. CVC: n ominaisuudet:
- ensimmäisellä osuudella un vastus vähenee vähitellen ja virta kasvaa vastaavasti;
- alkaen un ennen Um - työskentelyalue (säteily säteilyalueella)
- edelleen - jyrkkä resistanssin lasku provosoi virran voimakkuuden eksponentiaalisen lisääntymisen myöhemmin tuotteen vioittuessa.
LEDit lasketaan käyttöjännitteen arvon perusteella uc. Valmistajat ilmoittavat tämän parametrin oheisissa asiakirjoissa. Lasketaan sopivan virranrajoittajan vastuksen sähkövastus kaavalla: R = (U ja - Uc) / I.
Graafinen laskenta
Jos otat I - V-ominaisuuden, voit käyttää graafista tekniikkaa. Alkuperäiset graafiset ja digitaaliset tiedot on otettu passista tai valmistajan virallisilta verkkosivuilta. Toimintojen algoritmi (esimerkki):
- lähdetietojen mukaan LEDin (In) nimellisvirta on 25 mA;
- vastaavaan pisteeseen (1) pystysuuntaisella ordinaattiakselilla vedetään pisteviiva leikkauskohtaan I - V-käyrän (2) kanssa;
- merkitse voimanlähteen jännite (U ja = 5,5 V) abskissa-akselille (3);
- vedä viiva pisteiden (2) ja (3) läpi;
- leikkaus ordinaattiakselin kanssa näyttää suurimman sallitun virran arvon (Im = 60 mA).
Lisäksi klassisen kaavan mukaan tässä tapauksessa ei ole vaikea laskea, mitä vastusta tarvitaan LEDille: R = U ja / Im = 5,5 / 0,06 - 91,7. Sarjasta on valittava lähin luokitus pienellä marginaalilla 100 ohmia. Tämä ratkaisu vähentää hiukan tehokkuutta. Mutta säästötilassa toiminnalliset komponentit kuumenevat vähemmän. Vastaavasti puolijohdeliitoksen kuormitus vähenee. Odottaa valonlähteen pidentyvän.
Jotta vastus voidaan valita oikein, sinun on tiedettävä teho (P). Vakioarvot (W): 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 5. Laskelmat voidaan tehdä millä tahansa tunnetulla parametrilla käyttämällä kaavoja: P = Im2 * R = Ur2 / R. Jos otamme tarkastellun esimerkin perustiedot: P = 0,06 * 0,06 * 100 = 0, 36 W. Tyypillinen mallialue huomioon ottaen on tarpeen valita vastus, jonka resistanssi on 100 ohmia ja jonka teho on 0,5 wattia.
Vastuksien sähkövastuksen tarkkuuden toleranssit ovat 0,001 - 30% nimellisarvosta. Kansainvälisten standardien mukaisessa merkinnässä vastaavat luokat merkitään latinalaisin kirjaimin (D - 0,5%; G - 2%; J - 5%).
LEDin kytkeminen vastuksen kautta
Esitettyjen tietojen perusteella voidaan tehdä useita tärkeitä välituotteita:
- resistiivisiä suojapiirejä käytetään pienellä teholla;
- ne eivät suorita stabilointitoimintoja;
- passiivinen elementti ei kykene tukahduttamaan nousuja.
Hyväksyttävät suoritusindikaattorit voidaan saada aikaan luomalla:
- anturit;
- indikaattorien
- merkinantolaitteet.
Pieni paikallinen akvaarion valaistus, tällainen ratkaisu on sopiva. Suurten energiamäärien pitkäaikainen kulutus ei kuitenkaan todennäköisesti ole hyväksyttävää. Vakautumisen puute ilmenee huomattavassa kirkkauden muutoksessa jännitteen kasvaessa / laskeessa.
Asiantuntijat suosittelevat, että käytettäessä yli 1,5–2 W kokonaiskulutusta käytetään virtalähteitä, joilla on luotettava virranvakautus. Näitä laitteita (himmentimet) käytetään yhdistämään suuritehoisten valaistuslaitteiden ja puolijohdelaitteiden ryhmiä.
LEDin vastuksen laskeminen
Voit tehdä tarvittavat laskelmat verkossa erikoistuneen laskimen avulla. Tällaisten ohjelmien täysimääräinen käyttö tarjotaan ilmaiseksi.
Internet-yhteys ei kuitenkaan ole aina saatavissa. Tutkittuaan melko yksinkertaisen tekniikan, kuka tahansa voi nopeasti valita vastuksen LEDille etsimättä sopivaa ohjelmistoa.
Algoritmin osoittamiseksi sinun on harkittava suojavastuksen kytkemistä tietyn LEDin (Epistar 1W HP) virtapiiriin (5 V).
Tekniset tiedot:
- tehonhäviö, W - 1;
- virta, mA - 350;
- lähtöjännite (tyypillinen / maksimi), V - 2,35 / 2,6.
LED-virran rajoittamiseksi valmistajan suositukset huomioon ottaen on vastus, jonka sähkövastus on R = (5-2,35) /0,35 = 7,57 ohmia. E24-standardin mukaan lähimmät arvot ovat 7,5 ja 8,2 ohmia. Jos käytät vakiosääntöjä, joudut valitsemaan suuremman arvon, joka eroaa arvioidusta arvosta melkein 8,5%. Lisävirhe syntyy edullisten sarjatuotteiden 5%: n toleranssilla. Tällaisella poikkeamalla on vaikea saada suojaustoimintojen ja virrankulutuksen kannalta hyväksyttäviä piirin ominaisuuksia.
Ensimmäinen tapa ratkaista ongelma on valita useita vastuksia, joiden luokitus on alhaisempi. Käytä sitten sarja-, rinnakkais- tai yhdistelmäversiota kytkennään saadaksesi tarvittava vastaava piirin vastus. Toinen menetelmä on viritysvastuksen lisääminen.
Virranhukkalaskelma
Missä tahansa vaihtoehdossa, kun valitaan piirin sähkövastusta, tulisi asettaa hieman pienempi virta LEDin käyttöiän pidentämiseksi. Lämpövaurioiden estämiseksi tuotetta käytetään suositelluilla lämpötila-alueilla. Epistar 1W HP: lle, -40 ° C - + 80 ° C. Käytä tarvittaessa asennusta erikoistuneeseen tähtipatteriin. Tämä lisäys lisää tehokkaan lämmönpoistoalueen.
Tarkan valinnan takia vastuksen haihtunut teho on arvioitu: P = I2 * R = (0,35) 2 * 7,57 = 0,1225 * 7,57 ≈0,93 W. Tämän parametrin varanto on vähintään 20-25%. 1 W: n nimellisarvo ei riitä, joten valitse seuraava rivin luokka - 2 W.
Kokoonpanon piirin hyötysuhde tarkistetaan suhteella Uc / Uи = 2,35 / 5 = 0,47 (47%). Lopullinen tulos osoittaa, että tässä tapauksessa yli puolet sähköstä menetetään. Itse asiassa indikaattori on vielä huonompi, koska LED ei kuluta kaikkea virrankulutusta säteilylle spektrin näkyvässä osassa. Merkittävä osa on IR-alueen sähkömagneettisia aaltoja.
Rinnakkaisliitäntä
Sarjapiirin missä tahansa vaiheessa virran voimakkuus on sama. Tämä yksinkertaistaa laskentaa, estää hätätilanteita. Kun yksi elementti epäonnistuu, kaikki merkkivalot sammuvat. Siksi ylijännitteen aiheuttamat vauriot eivät ole mahdollisia. Huomautetut syyt selittävät tämän menetelmän käytön suosion luomalla nauhavalaisimia, muita malleja.
Tiettyjä etuja on rinnakkaisliitännän käytöllä. Tässä suoritusmuodossa tuote säilyttää osittaisen käytettävyyden, kun yksi piiri vaurioituu. Tämä ratkaisu tarjoaa saman jännitteen kytkentäkohdissa kunkin haaran virtalähteeseen.
Rinnakkaisliitäntä soveltuu riippumattomien ohjauspiirien järjestämiseen. Tämä tekniikka perustuu uudenvuoden seppeleiden työn periaatteisiin. Erilliset haarat kytketään virtalähteeseen ohjelman määrittämän algoritmin mukaisesti.
Et voi käyttää yhtä vastusta useille rinnakkaisille diodeille. Huolellinen vastuksen valinta selittyy tarkalla virranhallinnalla. Joissakin tilanteissa virheet 0,1-0,5 A aiheuttavat rikkoutumisia, resurssien radikaalin vähentymisen.
LEDien todelliset tekniset ominaisuudet eroavat huomattavasti jopa samassa lähetyksessä. Tästä syystä jokainen piiri on suojattu erillisellä vastuksella.
Halvan ICE: n ominaisuudet
Pelkästään alhaiset kustannukset eivät ole todiste heikosta laadusta. Tuotannon laajuuden laajentaminen ja teknologisten prosessien parantaminen vähentävät kustannuksia.Valmistajien tuotteet, jotka eivät tosiasiassa vastaa ilmoitettuja ominaisuuksia, esitetään kuitenkin vastaavassa markkinasegmentissä.
Mahdollisten ongelmien tunnistamiseksi kiinnitä huomiota seuraaviin parametreihin:
- halpoissa malleissa rakenteen pääosat ovat alumiinia;
- kuparianalogit ovat raskaampia, poistavat tehokkaammin lämpöä, kestävät mekaanista rasitusta;
- laatutuotteessa kidekoko on standardin mukainen (0.762 x 0.762 mm tai muu);
- haitat ilmoitetaan epäsuorasti työalueen mittasuhteiden vääristymällä (suorakulmio neliön sijasta);
- Luotettavuuden lisäämiseksi vastuulliset valmistajat lisäävät johtimien määrää, käyttävät jalometallien lankoja.
Laadukkaat ledit tuottavat valovirtaa 150–220 lumenia / 1 W kulutusta. Väärennökset - enintään 50-70 lm. Epävarmoissa tapauksissa suojakomponentit on valittava erityisen huolellisesti.
